大氣環流

一是太陽輻射，這是地球上大氣運動能量的來源，由於地球的自轉和公轉，地球表面接受太陽輻射能量是不均勻的。熱帶地區多，而極區少，從而形成大氣的熱力環流。二是地球自轉，在地球表面運動的大氣都會受地轉偏向力作用而發生偏轉。三是地球表面海陸分佈不均勻。四是大氣內部南北之間熱量、動量的相互交換。以上種種因素構成了地球大氣環流的平均狀態和複雜多變的形態。

地球上各地氣候不同的根本原因，是地表接受到的太陽輛射能量的不]勻性、因而產生了大氣的流動。熱錄和水分又隨著環流·地向另一地輸送，使不同地方的熱力差異趨干均勻。在對流層中，水平溫度梯度是從赤道指向兩極，如果地面狀態基本上均勻的，空氣將從赤道上空向兩極上空流動，而在地表則從兩極流同赤道，形成徑向的大環流。出於地球轉動偏向力的作用，在摩擦層以上的氣流方別不是徑向，而是緯向，使得赤道向兩撥移動的氣流在緯度30°左右的上空發生輻合，引起空氣的下沉運動，形成了付熱帶高壓區，高壓區中氣流在下層發生輻散，使空氣沿著地表分別向南北方向流動。在北半球，向南流動的空氣形成東北風，向北流動的形成了西南風。這支西南風在北緯60°左右的地方又與來自極地的冷空氣輻合，形成副極地低氣壓區。在這個低氣壓區里輻合上升的空氣到高空后發生輻散，並分別向南北流動，向極地流動的那一支在極地形成輻合，擊此產生空氣下流，形成極地高壓區。這樣，在赤道低氣壓區、付熱帶高氣壓區副極地低氣壓區和極地高氣壓區之間形成了三個環流，這三個環流並不是的合的，可以從一個環流流到另一個環流，並改變自身的特性。

從全球平均的緯向環流看，在對流層里，最基本的特徵是：大氣大體上沿緯圈方向繞地球運行，在低緯地區常盛行東風，稱為東風帶，又稱為信風帶北半球為東北信風，南半球為東南信風。中緯度地區則盛行西風，稱為西風帶。其所跨的緯度比東風帶寬。西風強度隨緯度增加。最大風出現在30°—40°上空的200百帕附近，稱為行星西風急流。在極地附近，低層存在較淺薄的弱東風，稱為極地東風帶。

從全球徑向環流看，在南北方向及垂直方向上的平均運動構成三個經圈環流：1．低緯度的正環流，即哈得來環流。在近赤道地區空氣受熱上升，在高層向北運行逐漸轉為偏西風，在30°N左右有一股氣流下沉，在低層又分為兩支，一支向南回到近赤道，另一支北移。2．中緯度形成一個逆環流或稱間接環流，費雷爾環流．。3．極區正環流，即極地下沉而在60°N附近為上升，從而形成一個正環流，但較弱，在中緯地區與低緯區之間，則常有極鋒活動。大氣環流通常包含平均緯向環流、平均水平環流和平均徑圈環流3部分。

指大氣盛行的以極地為中心並繞其旋轉的緯向氣流，這是大氣環流的最基本的狀態，就對流層平均緯向環流而言，低緯度地區盛行東風，稱為東風帶（由於地球的旋轉，北半球多為東北信風，南半球多為東南信風，故又稱為信風帶）；中高緯度地區盛行西風，稱為西風帶（其強度隨高度增大，在對流層頂附近達到極大值，稱為西風急流）；極地還有淺薄的弱東風，稱為極地東風帶。

指徠在中高緯度的水平面上盛行的疊加在平均緯向環流上的波狀氣流（又稱平均槽脊），通常北半球冬季為3個波，夏季為4個波，三波與四波之間的轉換表徵季節變化。

指在南北-垂直方向的剖面上，由大氣經向運動和垂直運動所構成的運動狀態。通常，對流層的徑圈環流存在3個圈：低緯度是正環流或直接環流（氣流在赤道上升，高空向北，中低緯下沉，低空向南），又稱為哈得來環流；中緯度是反環流或間接環流（中低緯氣流下沉，低空向北，中高緯上升，高空向南），又稱為費雷爾環流；極地是弱的正環流（極地下沉，低空向南，高緯上升，高空向北）。

大氣環流主要表現為，全球尺度的東西風帶、三圈環流(哈得萊環流、費雷爾環流和極地環流)、定常分佈的平均槽脊、高空急流以及西風帶中的大型擾動等。大氣環流既是地－氣系統進行熱量、水分、角動量等物理量交換以及能量交換的重要機制，也是這些物理量的輸送、平衡和轉換的重要結果。太陽輻射在地球表面的非均勻分佈是大氣環流的原動力。

大氣環流構成了全球大氣運動的基本形勢，是全球氣候特徵和大範圍天氣形勢的主導因子，也是各種尺度天氣系統活動的背景。

緯度環流亦稱行星風系或氣壓帶風帶，地球上的風帶和喘流由三個對流環流（三圈環流）所推動：哈德里環流（低緯度）、費雷爾環流（中緯度）以及極地環流。有時候同一種環流（譬如低緯度）可以在同一緯度（如赤道）有數個同時存在，隨機地隨時間移動、互相合併與分裂。為了簡單起見，同一種環流通常當作一個環流處理。

低緯度環流對低緯度環流運作的了解比較清楚。由喬治？哈得萊（GeorgeHadley1685-1768）所記述的大氣環流模式，用以解釋貿易風（信風）的形成，與觀測到的非常符合。這是一個封閉的環流，由溫暖潮濕空氣從赤道低壓地區上升開始，升至對流層頂，向極地方向邁進。直到南北緯30度左右，這些空氣在高壓地區下沉。部分空氣返回地面後於地面向赤道返回，形成信風，完成低緯度環流。

低緯度環流基本活動於熱帶地區，在太陽直射點引導下，以半年周期往返南北。

極地環流同樣是一個簡單的系統。雖然相比赤道的空氣，這裡的空氣比較寒冷乾燥，但仍然有足夠熱力和水分進行對流，完成熱循環。本環流的活動範圍限於對流層內，最高也只到對流層頂（8公里）。往極地的氣流主要集中在空中，而赤道方向的氣流主要集中在地面。當空氣到達極地範圍，它的溫度已經大大降低，在這高壓乾燥寒冷的地區下沉，受地轉偏向力影響向西偏轉，形成極地東風。極地環流的流出，形成呈簡諧波形的羅斯貝波。這些超長波在影響於中緯度環流與對流層頂間喘流的流向，扮演重要的角色。極地環流如散熱器般，平衡低緯度環流地區的熱盈餘，使整個地球熱量收支平衡。

可以說，在中高緯度地區，極地環流是影響這裡氣象的主要成因。雖然加拿大和歐洲在夏季會間中遇到暴風雨，在冬天從西伯利亞高壓區所帶來的寒冷才能感受到真正的嚴寒。實際上，就是因為極地高壓區的氣流，導致南極東方考察站在1983年錄得地球有紀錄以來最低氣溫：攝氏零下89.2度。

低緯度環流與極地環流有著同一特點：兩者都是由於地表的溫度而出現，直接與熱能相關。與此同時，其熱能特點蓋過其所產生的天氣現象。低緯度環流大量傳送的熱能，和極地環流巨形的吸熱能力，使除了特殊情況下，短暫氣象的效果不能被系統接收，也不能產生。在緯度30度至60度以外地區，根本不能感受到中緯度氣壓中心無休止地每天由低轉高再轉低的情況。

這兩個環流頗為穩定，雖然不時增強減弱，但是並不會完全消失。

中緯度環流由威廉·費雷爾（WilliamFerrel1817-1891）所提出的中緯度環流是一個次要的環流，依靠其餘兩個環流而出現。如一處於兩者之間的走珠軸承，因處於中緯度的渦旋（eddy）循環（高壓及低壓區）而出現。故本區時而又稱為「混合區」。在南面處於低緯度環流之上，在北面又漂浮在極地環流上。信風可以在低緯度環流以下找到，相同地西風帶也可以在中緯度環流下找到。與低緯度環流和極地環流不同，中緯度環流並不是真正閉合的循環，而重點卻在西風帶上。不像信風和極地東風那樣，有所屬的環流捍衛著它們在該區的主導地位。盛行西風沒有這樣幸運，常常聽命於經過的氣象系統。在上空通常由西風主導，但是在地表風向可以隨時突然改變。以北半球的參考系（觀點）而言，往北的低氣壓或是往南的高氣壓往往維持甚至加速西風的流速；但是經過當地的冷鋒可能扭轉這種情況。而往北的高氣壓帶來東風主導的氣流，常常持續數天。

氣團移動是中緯度環流底層特色之一。喘流吸收由地表低壓區上升的空氣，它所處的地方是影響氣團位置的原因之一（在天氣圖上可以見到地表低壓區是隨喘流移動的）。地表風整體的流向是從緯線30度至60度的。可是中緯度環流上空的流向尚未能完全界定，一方面因為環流本身處於極地環流與低緯度環流之間，沒有一個強烈的熱源或冷源推動對流，而另一方面地表渦漩也對上空環境造成不穩定影響。

大氣大範圍運動的狀態。某一大範圍的地區（如歐亞地區、半球、全球），某一大氣層次（如對流層、平流層、中層、整個大氣圈）在一個長時期（如月、季、年、多年）的大氣運動的平均狀態或某一個時段（如一周、梅雨期間）的大氣運動的變化過程都可以稱為大氣環流。

大氣環流是完成地球-大氣系統角動量、熱量和水分的輸送和平衡，以及各種能量間的相互轉換的重要機制，又同時是這些物理量輸送、平衡和轉換的重要結果。因此，研究大氣環流的特徵及其形成、維持、變化和作用，掌握其演變規律，不僅是人類認識自然的不可少的重要組成部分，而且還將有利於改進和提高天氣預報的準確率，有利於探索全球氣候變化，以及更有效地利用氣候資源。大氣環流通常包含平均緯向環流、平均水平環流和平均徑圈環流3部分。